2022年炬光科技研究报告 高功率半导体激光产业先驱，华为哈勃生态体系成员

1、炬光科技：高功率半导体激光产业先驱，华为哈勃生态体系

1.1、内生增长“产生光子”，外延收购“调控光子”，拓展中游光子应用

公司 2007 年起步于高功率半导体激光元器件，深耕激光行业上游“产生光子”核心领 域十五载；2017 年公司成功收购 LIMO，延伸至激光光学元器件领域，掌握“调控光子”技 术；结合“产生光子+调控光子”的能力，公司正拓展中游的光子技术应用解决方案（包括 激光雷达和 UV-L 光学系统等）。经过结构优化调整，公司现已形成半导体激光、激光光学、 汽车应用（激光雷达）和光学系统四大核心业务，在中国西安、东莞、海宁，德国多特蒙 德拥有生产基地和核心技术团队，已发展成为国内实力最强的高功率半导体激光器品牌， 被中国光学学会激光加工专业委员会授予“高功率半导体激光产业先驱”称号。

公司自成立以来始终专注光子技术基础科学研发，拓展潜在创新的应用领域。公司为 固体/光纤激光器生产企业和科研院所，医疗美容设备、工业制造设备、光刻机核心部件生 产商，激光雷达整机企业，半导体和平板显示设备制造商等提供核心元器件及应用解决方 案，产品逐步被应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用（激光雷达）、信息技术 五大领域。

1.2、华为战略入股，技术团队技术背景强

股权结构清晰，华为哈勃战略投资。公司控股股东、实际控制人为董事长兼总经理刘 兴胜，其直接持有公司 13.29%股份，并通过与王东辉、西安宁炬、西安新炬等签署《一致 行动人协议》，合计控制公司 23.99%股份的表决权。此外，2020 年 9 月，华为哈勃投资基 于看好公司未来发展，以 5000 万元认购公司增发的 200 万股股份。

核心技术人员背景深厚，研发团队科研成果突出。公司核心技术人员行业背景深厚， 曾任职于国内外知名公司，并曾发表多篇论文，取得多项专利。截至 2021 年末，公司共有 研发人员 146 人，占公司总人数的 19.9%，研发人员拥有丰富的研发、设计和生产经验。 截至 2022 年 5 月，公司在中国境内取得专利 305 项，其中发明专利 123 项、实用新型 专利 150 项、外观设计专利 32 项，在中国境外取得专利 113 项。公司科技成果分别获得陕 西省科学技术奖一等奖、西安市科学技术奖一等奖，2019 年被国家知识产权局授予“国家 知识产权示范企业”。由公司牵头制定的《半导体激光器总规范》《半导体激光器测试方法》两项国家标准已颁布实施，是国家首次对半导体激光器进行国家标准的制定。

股权激励充分，业绩考核彰显信心。在公司发展的多个阶段，实控人通过设立员工持股平台或股权转让，多次对核心技术人员、骨干员工等进行股权激励。2022 年 4 月，公司 开启上市后首次限制性股票激励计划，有利于吸引和留住优秀人才，充分调动公司核心团 队的积极性。同时，该计划的业绩考核要求较高，2022-2024 年营收目标值分别为 7/12/14 亿元，净利润（剔除股份支付费用）目标值分别为 1.2/1.9/2.1 亿元，对应的营收、净利 润目标 CAGR 分别为 43.3%、47.9%，彰显公司未来发展信心。

1.3、营收稳健增长，盈利能力持续提升

2017 年，公司成功收购 LIMO，带动当年公司营收同比增长 100.5%。2019 年，激光 光学业务受德国整体经济下滑影响，当年公司营收同比下滑，同时计提 LIMO 商誉减值损 失，导致当年大幅亏损。2020 年虽受疫情影响下游市场需求减少，但公司于 2019 年末起 对 LIMO 进行战略性结构重组，且公司积极拓展新业务增长点，当年公司营收实现小幅增 长，盈利明显改善。

2021 年，公司半导体激光业务稳健增长，同时积极拓展预制金锡薄膜陶瓷热沉等新业 务；激光光学业务光束准直转换系列产品出货量大幅提升，在光场匀化器等新兴市场取得 了积极性进展；激光雷达业务发展态势良好，项目进入量产爬坡阶段，同时获得第二个激 光雷达发射模组项目书面定点通知；光学系统业务由于下游市场回暖并积极开拓国内市场 取得大幅增长，公司实现营收 1.76 亿元，同比增长 32.2%；归母净利润 0.68 亿元，同比增 长 94.3%。2022Q1，在西安等地疫情影响下公司业绩依旧保持高增态势，实现营收 1.11 亿 元，同比增长 20.8%；归母净利润 0.20 亿元，同比增长 120.9%。

分业务来看，收入集中在上游业务，中游业务占比持续提升。2017-2021 年，公司营 收主要集中在传统上游业务，半导体激光及激光光学两大核心业务合计占营收比重维持在 85%以上。近年公司逐步向中游光子技术应用解决方案拓展，汽车应用（激光雷达）及光 学系统业务占比持续提升，有望成为新的增长引擎。随着医疗美容和激光雷达项目订单的 批量交付产生规模效应，以及产线自动化率逐步提升，预计各产品毛利率仍将提升。

盈利能力稳步提升，战略重组协同显现。2019 年，由于对下游光纤激光器行业销售减 少及德国经济下滑，激光光学业务的销售占比及毛利率均下降，公司盈利能力承压。2020 年起，一方面公司对 LIMO 进行战略性结构重组，东莞炬光新增光束准直转换系列产品的 后端生产线，大幅提升了运营及生产效率，毛利率大幅提升；另一方面公司强化了对国内 客户的技术支持力度，国内市场销售占比大幅上升，公司盈利能力呈现稳步提升的趋势。 2021 年，战略重组协同性逐步显现，公司毛利率、净利率分别提升至 54.6%、17.2%。

降本提效，研发保持高投入。管理费用方面，2019 年由于 LIMO 的战略整合，公司支 付的裁撤部分冗余员工辞退补偿及中介咨询服务费增加，当年管理费用率大幅增加。随着 战略重组协同性逐步显现，2020-2021 年管理费率下降明显；销售费用方面，随着公司销售 市场团队实现组织机构全球化整合，且未来营收规模持续增长，销售费用率有望持续下 降；研发费用方面，2019 年新增立项研发项目节奏影响，近两年公司研发费用率有所下降 但仍保持在 14%以上的高投入。

2、深耕产业链上游，“产生光子”+“调控光子”协同布局

公司深耕激光产业链上游，主营业务包括半导体激光业务（产生光子）、激光光学业务（调控光子）。

2.1、激光产业链上游市场广阔，门槛较高

上游半导体激光应用领域不断突破，市场空间广阔

半导体激光器应用领域广泛。全球高功率半导体激光器按照应用可分为直接应用类器 件/系统、作为固体激光器泵浦源以及作为光纤激光器核心器件：高功率半导体激光器直接 应用时，因其电光转换效率高、体积小、寿命长等特点，应用于医疗、工业、国防、科研 以及激光雷达等领域；作为固体激光器泵浦源以及光纤激光器核心器件时，则以半导体激 光器发出的光，泵浦增益介质晶体或光纤产生光，以获得更好的光束质量，应用于更广泛 的下游领域。

全球高功率半导体激光元器件市场规模高达 28.2 亿美元。同时，通过运用与之相匹配 的光学整形技术，能够调控光斑参数使之满足下游应用需求，大幅提升光子利用效率，使 高功率半导体激光元器件在更多领域得以发展和应用。着眼于产生光子、调控光子以及提 供光子技术应用解决方案，将有利于半导体激光更广泛的应用拓展。根据 Strategies Unlimited 的预测，2019-2025 年全球高功率半导体激光元器件市场规模将从 16.4 亿美元快 速增长到 28.2 亿美元。

上游具有高技术门槛，公司拥有人才及技术核心竞争力

技术研发及应用解决方案能力构筑上游高壁垒。高功率半导体激光及激光光学行业属 于战略新兴行业，是综合了光学、材料、力学、机械、物理、数学、电子和控制于一体的 综合交叉学科的行业，具有较高的技术门槛。上游核心元器件的设计方法、制造工艺开发 均需要持续的研发投入，通过长期的技术积累和沉淀才能建立技术领先优势。光子应用模 块和系统通常是开创性的应用方案，客户的定制化应用解决方案需求相对较高，需要供应 商充分理解客户的应用场景，协助客户一起提出合适的激光应用解决方案，在短时间内完 成产品的设计开发和交付。这在一定程度上形成了较高的技术门槛和市场壁垒。

公司深耕高功率半导体激光领域十余载，拥有人才及技术核心竞争力：拥有国际化且 稳定的人才团队。公司在中国西安、东莞和德国多特蒙德、美国圣何塞配置核心技术团 队，具有博士后科研工作站，曾获得国家发改委“高功率半导体激光器与应用国家地方联 合工程研究中心”，科技部“创新人才推进计划科技创新创业人才”，人力资源和社会保障 部、中国科学技术协会、科技部、国务院国资委“全国创新争先奖”，工业和信息化部、财 政部“国家技术创新示范企业”，国家知识产权局“国家知识产权示范企业”等荣誉。

坚持自主研发，掌握核心技术。公司牵头承担国家重大科学仪器设备开发专项等国家 重大科技项目和牵头制定《半导体激光器总规范》《半导体激光器测试方法》两项国家标 准，子公司 LIMO 曾获得国际光学工程学会（SPIE）颁发的全球光电行业最高荣誉之一 Prism Awards 棱镜奖。公司经过多年自主研发和技术积累，现已形成共晶键合技术、热管 理技术、热应力控制技术、界面材料与表面工程、测试分析诊断技术、线光斑整形技术、 光束转换技术、光场匀化技术（光刻机用）和晶圆级同步结构化激光光学制造技术九大类 核心技术。

2.2、半导体激光业务：产品国际领先，预制金锡陶瓷热沉打破技术垄断

公司聚焦高功率半导体激光元器件，产品处于国际领先。在“产生光子”方面，公司 聚焦于高功率半导体激光元器件并促成其直接应用，并为固体激光器提供泵浦源、为光纤 激光器提供预制金锡材料等核心元器件。公司半导体激光业务以高功率半导体激光元器件 为基础，分为有源器件、模块及无源器件、专业医美、先进材料、应用系统等。公司牵头 制定《半导体激光器总规范》《半导体激光器测试方法》两项国家标准，自主研发形成多项 核心技术，部分产品关键指标处于国际领先水平。

牵头承担国家重大科学仪器设备开发专项。2013 年至 2018 年，公司牵头承担了科技 部国家重大科学仪器设备开发专项 《半导体激光器测试与分析仪器开发和应用》，项目“成 功研制了具有测试、分析、诊断并能提出解决方向的半导体激光器动态综合测试分析仪 器，开发了 LIV 和光谱、Smile、远场、近场、偏振、空间光谱、空间偏振、空间光束轮廓 及老化等重要光电参数测试与表征的 9 种功能模块，为提升高功率半导体激光器研发能力 奠定基础，有效促进了高功率半导体激光器性能大幅提升，推动高功率半导体激光器应用 和产业化”。

产品应用于多个领域，供货国内外知名客户。公司基于高可靠性无铟化高功率半导体 激光元器件，并通过结合激光光学匀化技术，开发出 Dlight 系列激光熔覆用工业应用模 块，大幅提高了高端装备制造业的工业化效率和精细化水平，与山东能源重型装备制造集 团、必盛激光等行业知名客户保持合作。 同时，公司与德国 Hella、美国 Branson 等国外知 名客户合作，为激光塑料焊接等领域提供高功率半导体激光元器件和工业应用模块，为美 国相干公司、德国 Laserline、美国 TeraDiode 等提供激光光学元器件作为其产品核心部 件，最终应用于汽车制造、航空航天等高端制造领域。 预制金锡陶瓷热沉打破技术垄断，已实现量产交付。

预制金锡材料是高功率激光二极 管芯片散热的衬底材料，长期被日本、美国等公司垄断。公司突破了金锡薄膜制备关键技 术，解决了激光二极管芯片键合工艺中电导热性能优化和热应力控制问题。2020 年，公司 预制金锡材料产品开始获得国内外光纤激光器厂商的批量订单，实现了高功率半导体激光 器关键原材料的国产替代。2021 年公司预制金锡陶瓷热沉产品性能指标进一步提升，并实 现了数十万只的量产交付，根据公司公告披露，预期该业务将于 2022 年实现数百万只量产 交付。

与 Cyden 签订 8 亿订单，独家提供家用医疗美容设备。2020 年 8 月，公司与全球知名 家用医疗健康设备厂商英国 Cyden 公司签署了总价值约 8 亿元的长期独家战略合作协议， 开发家用激光医疗相关业务。由于客户多次对产品进行优化设计，且受到疫情及供应链等 影响，客户临床试验时间滞后，医疗认证的获取进度推后，该协议的实际执行相比预测进度有一定延后，尚未进入量产阶段。目前产品已完成设计定型并进入小批量生产阶段，公 司预计 2023 年开始销售增长。随着 Cyden 合作协议的持续落地，公司医美业务有望持续增 长。

2.3、激光光学业务：收购领先公司，业务全球布局

收购 LIMO 延伸激光光学领域，掌握“调控光子”技术。公司虽深耕“产生光子”领 域多年，但“调控光子”能力较薄弱。光子技术的应用和推广不仅仅依赖于各类产生光子 的激光器，同时也需要配套光学元器件对激光产生的光子进行精密调控，满足特定应用对 激光光斑形状、功率密度和光强分布的要求，开拓各类应用场景。公司于 2017 年成功收购 LIMO，延伸至激光光学元器件领域，掌握了“调控光子”技术，完成“产生光子”+“调控 光子”的协同布局，同时向中游光子技术应用解决方案拓展的战略布局。

LIMO 是全球领先的激光光学元器件、光子应用模块和系统研发及生产商，成立于 2006 年（其前身成立于 1992 年），总部位于德国西部多特蒙德市，曾获得国际光学工程学 会（SPIE）颁发的全球光电行业最高荣誉之一 Prism Awards 棱镜奖。公司掌握独有的微光 学复杂球面、非球面柱面透镜加工工艺，拥有自主编写开发物理光学设计程序的能力， 基于晶圆级同步结构化激光光学制造技术制备 12 英寸玻璃微光学晶圆、纳米级精度折射 型微透镜阵列（ROE）的技术能力，能够实现在零维（点）、一维（线）、二 维（面）三个 维度对多种类型激光光束的精准整形和调控，以满足不同的应用需求。

激光光学元器件供货中下游头部厂商。公司为半导体光刻应用领域提供光刻机曝光系 统中的核心激光光学元器件光场匀化器，是荷兰 ASML 光学设备核心供应商 A 公司的重要 供应商，同时也为多家行业知名半导体集成电路设备科研和生产机构提供相关产品；公司 为相干公司、创鑫激光、锐科激光、长光华芯等国内外多家光纤激光器知名企业提供单 （非）球面柱面透镜（快轴准直镜）等光束准直转换系列产品；公司设计开发的广角光束 扩散器正逐步应用于知名汽车 Tier 1 的激光雷达发射模组中；此外产品在半导体集成电路 制程和检测设备中得到应用，客户包括美国科磊半导体和美国 Zygo 公司等。

坚持技术创新，打造新业务增长点。在基础平台研究方面，公司在高分子光学透镜设 计和工艺技术方面取得积极进展，正在进行量产工艺开发。公司建立了光学镀膜能力，实现了高损伤阈值光学镀膜技术的自主可控，在满足激光光学器件镀膜自身需求的基础上， 开展了对外镀膜服务，有望成为未来新的业务增长点。

3、拓展光子技术应用解决方案，激光雷达产业链稀缺标的

目前公司正在拓展激光行业中游的光子应用模块和系统的研发、生产和销售，产品被 逐步应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术等领域。

3.1、激光雷达业务：产品覆盖多技术路线，项目储备充足

L3+自动驾驶时代即将到来，激光雷达成为必备传感器

L3+自动驾驶时代即将到来。随着自动驾驶技术日渐成熟，消费者对于自动驾驶功能 的关注度持续高涨，自动驾驶功能渗透率将逐年攀升。根据工信部的信息，2021 年我国 L2 级辅助驾驶在乘用车新车市场的渗透率已达 23.5%，2022 年上半年提升至 30%。预计 L2 级在未来几年内仍将占据主流，同时 L3+自动驾驶时代即将到来。根据《智能网联汽车技 术路线图 2.0》的研判，到 2025 年我国 L2、L3 级智能网联汽车渗透率超过 50%，L4 级汽 车开始进入市场；到 2030 年我国 L2、L3 级渗透率超过 70%，L4 级渗透率超过 20%并在 高速公路广泛应用、在部分城市道路规模化应用。

激光雷达兼具测距远、角度分辨率优、受环境光照影响小的特点，且无需深度学习算 法，可直接获得物体的距离和方位信息，与其他传感器互补结合使用可帮助感知系统减小 探测误差，因而被大多数整车厂、Tier 1 认为是 L3 级及以上自动驾驶必备的传感器。根据 Yole 对不同自动驾驶等级对传感器需求的分析，L3 级自动驾驶需搭载 1 个激光雷达，L4 级 搭载 2-3 个，L5 级搭载 4-6 个。

根据艾瑞咨询的预测，我国车载激光雷达市场有望自 2021 年 4.6 亿元增长至 2025 年 54.7 亿元，复合增速高达 85.8%。根据 Yole 的预测，至 2026 年全球高级辅助驾驶系统/无 人驾驶汽车板块的市场规模分别达到 23 亿美元、5.75 亿美元，2021-2026 年的复合增速为 94%/32%。根据沙利文研究的统计预测，激光雷达在高级自动驾驶渗透率增加，以及智能交 通建设等领域需求的推动，到 2025 年激光雷达全球市场规模为 135.4 亿美元，较 2019 年 可实现年均 64.5%的复合增长率。

车规级激光雷达发射模组核心能力，产品覆盖多技术路线，项目储备充足

激光器是激光雷达发射模块的重要组成部分，主要方案有边发射激光器 （EEL）、垂直腔面发射激光器（VCSEL）和光纤激光器三种，其中 EEL 和 VCSEL 属于半导体激光器。以当前市场主流的 EEL 光源为例，激光发射模组的成本占 雷达整机约 25%。

布局激光雷达，拥有车规级核心能力。公司正在拓展面向智能驾驶激光雷达、智能舱 内驾驶员监控系统（DMS）等汽车创新应用场景的车规级核心能力，已通过 IATF16949 质 量管理 体系认证、德国汽车工业协会 VDA6.3 过程审核，拥有车规级激光雷达发射模组设 计、开发、可靠性验证、批量生产等核心能力。

线光斑扫描发射模组方案的领导者，产品覆盖多技术路线。由于激光雷达技术发展尚 未成熟，公司推出固态 Flash 激光雷达面光源、VCSEL 激光雷达面光源、激光雷达线光源 和激光雷达光源光学组件等多系列产品，可有效规避技术路线风险。公司基于 EEL 和 VCSEL 激光器发布了多款线光斑激光雷达发射模组产品，并为多家激光雷达客户送样，其 中线光斑模组 LE02 产品获得 Laser Focus World 杂志颁发的“2021 年度激光和光电行业创新 者奖”。公司持续向汽车行业客户交付量产 Flash 激光雷达面光源模组产品及激光雷达光学 整形器件。

与德国大陆集团的 4 亿大单正量产爬坡。公司已与北美、欧洲、亚洲多家车载激光雷 达行业头部客户达成合作意向或建立合作项目，包括美国 Velodyne、Luminar、福特旗下无 人驾驶公司 Argo AI 等，其中激光雷达线光源产品已与多家客户建立新产品开发项目， 2016 年起开始研发的高峰值功率固态激光雷达面光源已与德国大陆集团签订价值 4 亿元的 批量供货合同，现已进入批量生产阶段（由于客户整机系统量产进度有所延后，该协议的 实际执行相比预测进度略有延后，截至 2021 年末该项目协议已执行 5442.35 万元）。

获得第二个项目定点，项目储备充足。通过首个量产项目积累的大量可靠性设计及验 证经验，2021 年公司成功获得一家国内知名激光雷达客户的项目定点，项目正在有序推进 中，预计将于 2022 年第三季度进入量产。此外，据公司投资者平台披露，目前公司还有 11 个项目处于 A 样/B 样阶段（6 个发射模组，5 个光学组件），其中有 2-3 个项目已经合作两年以上。2021 年，公司激光雷达业务实现收入 5178.5 万元，同比增长 77.6%。随着项目 订单的推进落地，公司激光雷达业务有望进入高速增长阶段。

3.2、光学系统业务：进入台积电供应链，产品实现国产替代

在泛半导体领域，激光技术逐渐得到应用，促进行业技术更新换代。例如，半导体激 光技术已取代传统炉管退火技术，成为 28nm 及以下的高端集成电路芯片退火制程的主流 技术，随着半导体激光退火系统成本下降，有望在中低端集成电路芯片退火制程中得到普 及；柔性显示屏制造中的激光剥离（LLO）工艺中，以半导体激光为核心的固体激光器有 望取代准分子激光器，成为优选的光源方案，部分客户将原有的基于准分子激光器的激光 剥离设备升级成更先进的固体激光剥离设备，改造完成后客户在运营过程中可以大幅降低 运营成本和提升设备利用率。

公司布局显示面板制造 UV-L 光学系统。在显示面板制造方面，固体激光剥离线光斑 系统 UV-Line 已经在柔性屏手机显示屏生产中的 OLED 剥离领域成功应用多年。利用公司 全新紫外激光光束整形技术，高斯剖面现可被转化为一条长达 1000mm，宽 30µm 的线光 斑，并具有更陡峭的边缘和更大的最高亮度，可使 OLED 产能提高了 30%以上，同时，敏 感的 OLED 只需承受较低的热负荷（灰值较低），寿命更长，利润也更高。

固体激光退火紫外线光斑打破国外技术垄断。公司为韩国 LG 电子、韩国 APS、韩国 DE&T 等国际知名半导体和平板显示设备制造商提供固体激光剥离（LLO）紫外线光斑系 统。公司开发的高功率固体激光退火（SLA）紫外线光斑系统 2020 年已交付第一台样机， 目的在于打破相干公司准分子激光退火过去十年来在该领域的全球优势地位，成为柔性显 示行业低温多晶硅退火工艺的全新解决方案。

晶圆退火系统对能量均匀性和稳定性要求高。在集成电路制造方面，晶圆激光退火是 28nm 及以下逻辑芯片制造中的关键工艺之一。该工艺采用近红外波段半导体激光光源，通 过多组不同功能的激光光学整形系统及光学匀化系统，在工作距离下达成 12mm×70µm 的 极窄线激光光斑，并保证光斑长度方向＞95%的能量均匀性。在不到一毫秒的时间内，晶 圆表层原子被加热到 1000°C 以上，再通过急速冷却，使晶圆表面局部形成超浅结和高激活 结，从而起到提升晶圆生产的良品率的目的。

进入台积电供应链，产品实现国产替代。2020 年，公司已通过台积电产线验证并成功 进入台积电供应链，预期 2021 年开始形成稳定供应；并于同年取得国内领先半导体设备集 成商上海微电子装备和华卓精科订单。公司推出的 DLight S 系列半导体集成电路晶圆退火 系统，结合产生光子的共晶键合技术、激光光源热管理技术、热应力控制技术以及调控光 子的激光光束转换技术和光场匀化技术，生产一条长宽比达 160：1 的近红外波段极窄线光 斑，并在光斑长度方向达到＞95%的能量均匀性和＞98%的能量稳定性，目前已实现小批 量交付，开始在芯片制造商进行工艺导入，实现国产化替代，并获得“维科杯”2021 年度 激光行业精密激光设备技术创新奖。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）